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L'EDIFICIO PASSIVO  Standard - Requisiti - Esempi

Un edificio passivo per l'Italia

 

Il concetto dell’edificio passivo precedentemente descritto è stato ideato nella e per l’Europa centrale, per le condizioni climatiche di quella regione, in riferimento alle abitudini dei suoi abitanti e in riguardo al regime invernale di riscaldamento. L’applicazione tale e quale di questo concetto nell’area mediterranea non è opportuna, perché il clima è diverso e non si tratta solo del riscaldamento invernale, ma anche della refrigerazione estiva che spesso è più importante. Bisogna considerare inoltre il diverso stile di vita, la diversità delle abitudini e dell’abitare dei popoli mediterranei.

 

Il clima mite del Mediterraneo può essere sicuramente considerato come un notevole vantaggio per la realizzazione di edifici ad alta efficienza energetica, perché non occorrono isolamenti termici così massicci e finestre con gli stessi altissimi pregi termici richiesti nell’Europa centrale, mentre quasi tutta l’energia ancora necessaria può essere prodotta con collettori solari e pannelli fotovoltaici. Un elemento molto interessante degli edifici passivi è lo scambiatore interrato che permette di risolvere in maniera elegante il problema della refrigerazione estiva.  L’argomento del “passive cooling”, uno dei principali temi dell’architettura bioclimatica, è stato affrontato già da molti scienziati e architetti dell’area mediterranea e degli Stati Uniti.

 

Per quanto riguarda la costruzione di edifici passivi in Italia, l’autore ha eseguito dei calcoli per una casa bifamiliare a due piani (Figure 93 -95), situata in diversi luoghi d’Italia, tra i quali Roma. Questi studi hanno dimostrato che la costruzione di simili edifici in Italia è conveniente anche dal punto di vista economico.

 

Si espongono di seguito i dati della casa di Roma:

 

Volume complessivo	1539 m3
Rapporto tra superficie disperdente e volume (S/V)	0,41
Superficie vetrata della facciata esposta a Sud	33%
Superficie abitabile complessiva	278 m2
Volume d’aria dei locali riscaldati	885 m3
Ricambio d’aria all’ora	0,4
Rendimento del sistema di recupero di calore (aria-aria)	80%

                                                     

Altre caratteristiche dell’ipotetico edificio sono:

 

1)	parete perimetrale composta da un rivestimento esterno in mattoni pieni (spessore 12 cm), un’intercapedine che contiene il materiale termoisolante (l = 0.045 W/m K), un muro portante in laterizio porizzato (spessore 25 cm) e l’intonaco interno.
2)	tetto ventilato composto da un solaio in latero-cemento con sovrastante soletta in cemento alleggerito (LECA) sulla quale si trova lo strato termoisolante;
3)	pavimento al piano terra posato su un solaio rialzato in latero-cemento e termicamente isolato (Figura);
4)	finestre ad alta tenuta del tipo usato negli edifici passivi dell’Europa centrale, dotate cioè di un telaio speciale e a triplo vetro (U = 0,8 W/m2 K);
5)	assenza di rilevanti ponti termici;
6)	ricambio d’aria nella stagione di riscaldamento regolato da un impianto di ventilazione che recupera dall’aria uscente l’80% del calore contenuto;
7)	opportune schermature esterne per evitare surriscaldamenti estivi della casa: elementi ombreggianti fissi sul lato Sud progettati in rapporto all’angolo d’incidenza del sole in estate, normali tapparelle inclinabili montate all’esterno della facciata sui lati Est e Ovest.

Roma si trova a 20 metri sul livello del mare e ha un clima piuttosto mite; i GG sono solo 1415, la temperatura media stagionale è di 10,3°C e il periodo di riscaldamento è fissato a 166 giorni (novembre-aprile); L’irradianza media stagionale sul piano orizzontale è di 95 W/m2. In queste condizioni climatiche lo standard di un edificio passivo (15 kWh/m2a) si ottiene conferendo

all’involucro dell’edificio le seguenti caratteristiche termiche:

Il bilancio energetico, per l’intero periodo di riscaldamento (166 giorni), dell’edificio passivo si presenta come segue:

 

Il risparmio energetico ottenuto con questa casa passiva si evince immediatamente confrontando il suo fabbisogno energetico con quello della stessa casa costruita in maniera convenzionale. Con convenzionale si intende: pareti perimetrali ad intercapedine come sopra descritte, ma senza isolamento termico, isolamento termico sul tetto di 6 cm e uno di 3 cm sul solaio rialzato, nonché finestre con doppio vetro normale (4 + 12 + 4) che hanno un valore U di 2,95 W/m²K. La casa costruita in questa maniera avrebbe un fabbisogno termico di 21.990 kWh = 79 kWh/m²a. C’è quindi una notevole differenza tra il consumo energetico della casa passiva e quello della casa convenzionale.

 

Esaminiamo adesso la convenienza economica. Questa è data quando i costi aggiuntivi del maggiore isolamento termico, delle finestre termiche ad alta tenuta e quelli dell’impianto di ventilazione controllata con recupero di calore, vengono controbilanciati dai costi dell’impianto termico convenzionale non spesi e dai costi dell’energia risparmiata in 10 anni, ovvero quando si ha:

DCisol + DCfin + Cimpianti £ Cenergia + Cimpterm 

Il costo dell’isolamento termico

 

L’isolamento termico di un edificio passivo ha un costo rilevante e dipende dal tipo di materiale e dalla quantità utilizzata. Nel presente caso, il costo aggiuntivo è stato calcolato come segue:

 

Il costo aggiuntivo è perciò di 6.355,00 €.

 

Il costo delle finestre

 

Le finestre speciali per edifici passivi con una trasmittanza termica di 0,8 e un valore g = 0,54 non sono ancora disponibili in Italia. Si applica perciò il prezzo valido in Germania che è di 300,00-350,00 €/m², mentre quelle normali con telaio di legno e vetri a doppia lastra costano in Italia all’incirca 190,00-220,00 €/m². Applicando prezzi medi, il costo dei 70 m² delle finestre è quindi di 22.750 € per quelle speciali e di 14.350 € per quelle normali.

 

Il costo dell’impianto di ventilazione

 

L’impianto di ventilazione è composto dall’aggregato compatto e dai canali di distribuzione. Il costo di un aggregato compatto che recupera anche il calore dall’aria è di 1.500 – 2.500 €, quello dei canali e tubi è di 2.500 – 4.000 €. Un impianto completo costa perciò tra 4.000 e 6.500 €. Per ogni alloggio occorre un impianto. Il costo medio per due alloggi è quindi di 10.000,00 € circa.

 

Il costo dei collettori solari

 

Per ogni alloggio occorre inoltre un collettore solare capace di coprire il fabbisogno d’acqua calda di una famiglia, cioè un collettore solare con una superficie captante di 2 m² che fornisca circa 200 litri d’acqua calda al giorno. Il costo dei collettori è di 750 – 800 €/m², per la casa passiva in questione occorrono 4 m². Il costo complessivo è quindi di 3.200,00 €

 

Il costo dell’impianto di riscaldamento convenzionale

 

Dai costi aggiuntivi d’investimento bisogna detrarre il costo di un impianto convenzionale di riscaldamento autonomo. Per un alloggio occorre un impianto della potenza di 0,03-0,04 kW/m³. Poiché ciascuno dei due alloggi della casa in questione ha un volume riscaldato di 445 m³, bisogna installare due impianti con una potenza di 20-25 kW. Ipotizzando un impianto di riscaldamento composto da un gruppo termico murale a gas per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria, il costo dell’impianto si compone come segue:

 

Il costo dei due impianti da installare nella casa ammonta quindi a 17.420,00 €.

Il costo dell’energia risparmiata in dieci anni

 

Il costo del riscaldamento di un’abitazione convenzionale è il prodotto della quantità di combustibile (energia primaria) e del prezzo unitario di questo combustibile. Come precedentemente calcolato, per il riscaldamento della casa convenzionale occorrono annualmente 21.990 kWh termici. A questa cifra si deve aggiungere l’energia necessaria per la produzione d’acqua calda, che nell’edificio passivo è prodotta da collettori solari. All’anno occorrono circa 400 * 365 = 146.000 litri d’acqua calda. Per portare questa quantità d’acqua da 10°C a 40°C occorrono circa 6.000 kWh. Il fabbisogno termico complessivo dell’edificio convenzionale ammonta così a 21.990 + 6.000 = 27.990 kWh/a. Considerando un potere calorifico del metano di 9,6 kWh/m³ occorrono per il riscaldamento e la produzione d’acqua calda 2.916 m³ di gas. Stimando il costo del metano a 0,56 €/m³, il costo dell’energia consumata in 10 anni è quindi: 2.916 * 10 * 0,56 = 16.330,00 €.

 

Nell’edificio passivo invece occorrono annualmente 3.990 kWh termici che sono normalmente prodotti dall’aggregato compatto dotato di una piccola pompa di calore (COP 3,5) con una potenza di 300-400 W. La potenza dei ventilatori è di circa 40 W. Il consumo annuale di energia elettrica può essere stimato a circa 1.500 kWh. Stimando il costo di una kWh di energia elettrica a 0,13 €, si ha in 10 anni un costo di 1.500 * 10 * 0,13 = 1.950,00 €. Il risparmio ottenuto in 10 anni è quindi di 16.330,00 - 1.950,00 = 14.380,00 €

 

Sulla base di questi dati si può adesso compilare il seguente bilancio economico per 10 anni d’esercizio:

 

Sulla base delle ipotesi e dei dati assunti, si vede che la costruzione di un edificio passivo – nei confronti di un identico edificio convenzionale – comporta in ogni caso un maggior costo d’investimento che ammonta, nel nostro esempio, a 10.535 €. Il maggiore onere d’investimento viene recuperato, in meno di dieci anni, dai minori costi d’esercizio. Rispetto a quello convenzionale, in 10 anni d’esercizio, nell’edificio passivo si risparmiano circa 5.300 €.

Le emissioni di CO₂

 

La valutazione non può concludersi senza una riflessione sui benefici ambientali che si ottengono con un edificio passivo. Ad ogni consumo di energia finale si collegano delle specifiche emissioni di CO₂. Nel caso di gas metano l’emissione è di 229 g/kWh_fin e in quello di energia elettrica è di 580 g/kWh_fin.

 

Ciò significa che le emissioni di CO₂ della casa convenzionale, riscaldata con un impianto a gas che consuma circa 280.000 kWh_fin in 10 anni, ammontano ad oltre 64.000 kg, mentre la casa passiva, in cui si consumano, nello stesso periodo, circa 15.000 kWh_fin di energia elettrica, ne emette solo 8.700 kg. La costruzione di edifici passivi sarebbe quindi un importante contributo alla salvaguardia dell’ambiente.

 

Credo che il presente calcolo, per quanto orientativo, possa dimostrare che la costruzione di edifici passivi sia una proposta realistica, vantaggiosa dal punto di vista ambientale e, a medio termine, anche economico.

Conclusione

 

L'edificio passivo, adatto alle condizioni climatiche del Mediterraneo dovrebbe possedere i seguenti requisiti:

• alta efficienza energetica (riscaldamento, refrigerazione, apparecchi elettrici)
• assenza di un sistema convenzionale di riscaldamento
• copertura del fabbisogno termico (riscaldamento, acqua calda) mediante l’uso di fonti rinnovabili
• refrigerazione estivo con scambiatori interrati
• basso fabbisogno idrico
• produzione d’energia elettrica con pannelli fotovoltaici
• uso di materiali, elementi e tecniche locali
• costi di costruzione non superiori a 10-15 per cento dei costi di un normale edificio paragonabile.

(1) Yannas, S. & Maldonado, E. (a cura di): Handbook on Passive Cooling. Vol. 1: Comfort Climate and Building Design; vol. 2: Case Studies. CEC-DGXII PASCOOL Programme, EC-DGXII, Coordinatore: M. Santamouris & A. Argiriou, University of Athens, 1995

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